Достоинства и недостатки различных проектов IT

Достоинства и недостатки различных проектов ITинфраструктуры
Михальчук Игорь
Сентябрь 2013
www.datacenterdynamics.com
Проблематика современных ЦОД
Скорость изменения технологии создает
значительные сложности для
проектирования ЦОД
»
»
»
»
»
»
Большая потребность в
вычислительной мощности
Увеличение эффективности
Снижение удельных
эксплуатационных расходов
Большая вычислительная мощность
на меньшей физической площади
Многовендорность проектов
создает дополнительные сложности
Ежедневная угроза безопасности из
сети
www.datacenterdynamics.com
Посредством Модульных Решений Schroff для
ЦОД Pentair поможет Вам достичь цели с
системным подходом!
Проекты IT-инфраструктуры ЦОД
Основное влияние оказывает концепция охлаждения
Создание надежной концепции термоконтроля для ЦОД –
ключевая задача и, одновременно, главная сложность
»
»
»
»
www.datacenterdynamics.com
Перегрев является источником более 50% отказов
оборудования!
Энергопотребление оборудования – важнейший
компонент общего потребления ЦОД и путь к улучшению
эффективности
Концепция охлаждения должна опираться на реальную
тепловую нагрузку и тип оборудования
» В начале новые проекты ЦОД оснащены только на 2030% от проектного объема оборудования
» Необходимо учитывать пиковые нагрузки сезонного и
ежедневного характера
Интеллектуальный мониторинг устройств охлаждения
позволяет управлять оптимизацией и обезопасить
функционирование ЦОД
Обзор технологий охлаждения
Воздушное охлаждение
Водо-воздушные теплообменники
Шкаф
Изолированный
коридор
Пассивная Активная
“Традиционные” способы охлаждения
ЦОД
» Изоляция коридоров – нужна!
Возможность экономии до 30% энергии.
» Тем не менее: тепловая нагрузка на
шкаф ограничена
www.datacenterdynamics.com
Шкафы
Дверной
охладитель
Встроеный боковой
регистр
Межрядные
устройства
Холодный коридор
Горячий воздух проходит сквозь водяной теплообменник. Вода
уносит тепло из помещения.
» Эффективность решения по охлаждению
» Достижима значительно большая тепловая нагрузка на
шкаф
ТРАДИЦИОННЫЕ РЕШЕНИЯ
Основная масса решений по охлаждению – традиционная технология воздушного охлаждения.
Наиболее эффективным сегодня является технология с использованием вытяжки.
Воздух – самая распространенная среда для охлаждения
оборудования
»
»
»
Используется производителями оборудования для
непосредственного отвода тепла;
» Собственные вентиляторы оборудования создают
исходный поток, который можно использовать
» Разные типы оборудования от разных вендоров
используют один и тот же хладагент
Решения в отдельных шкафах с легкостью
интегрируются в холодные или горячие коридоры
Наиболее современными являются индивидуальные
решения типа «вытяжка» (Jimney) и групповые типа
«изолированный холодный коридор»
www.datacenterdynamics.com
Достоинства и недостатки
Основная масса решений по охлаждению – традиционная технология воздушного охлаждения.
Наиболее эффективным сегодня является технология с использованием вытяжки.
Воздух – наиболее доступный и простой в использовании
хладагент
»
»
»
Невысокие инвестиции и стоимость эксплуатации
Простота утилизации нагретого воздуха
Не требует сложных мер для транспортировки
Вместе с тем, теплоемкость воздуха крайне невысока
»
»
»
»
»
Расход электроэнергии на работу вентиляторов
Невысокое удельное тепловыделение на шкаф
Неэффективность системы при наличии смешивания;
переохлаждение
Неоптимальное использование площади помещений =
инвестиций в недвижимую часть объекта
Низкий КПД прецизионных кондиционеров
www.datacenterdynamics.com
ПОЧЕМУ ВОДА?
Различные материалы имеют различную теплопроводность и удельную теплоемкость
Вода – гораздо лучший носитель, чем воздух
»
»
Произведение собственной теплоемкости вещества и
его плотности применяется, когда подсчитывается
энергия, которую это вещество может переносить
Это произведение при переходе с воздуха на воду
увеличивается примерно в 4000 раз
Риск использования воды в датацентре?
»
»
Более 200 заказчиков в Европе и Африке доверяют
теплообменникам Schroff
Ни одного случая утечки, начиная с первого проекта в
2006 году
www.datacenterdynamics.com
РАДИАТОР ОХЛАЖДЕНИЯ «ЗАДНЕЙ ДВЕРИ»
Радиатор охлаждения монтируется на заднюю дверь и охлаждает проходящий отработанный воздух
перед попаданием его в помещение машинного зала.
Воздух перемещается с помощью собственных вентиляторов оборудования.
Перфорированная
дверь
www.datacenterdynamics.com
Теплообменник на
задней двери
Подвод и отвод
воды
Достоинства
Радиатор охлаждения «задней двери»
»
Полностью пассивное решение
» Низкий риск отказа (нет движущихся
частей)
» Энергопотребление
» Отсутствие шума
»
Высокая плотность монтажа
»
Нагрузка на CRAC значительно уменьшается,
тепло может быть полностью нейтрализовано;
возможна установка клапана управления потоком
www.datacenterdynamics.com
Мощность теплоотвода
Радиатор охлаждения «задней двери»
При 22°C холодного воздуха мощность по
охлаждению 15,5 кВт для 12° холодной воды
www.datacenterdynamics.com
Недостатки и ограничения
Радиатор охлаждения «задней двери»
»
Радиатор создает воздушное сопротивление
 более высокая нагрузка на вентиляторы серверов
Дополнительное сопротивление:
» 2400 м³/ч = 5 PA
» 3000 м³/ч = 7 PA
» 4250 м³/ч = 10 PA (2500 cfm)
»
Необходимо устанавливать сервера по всей высоте шкафа,
иначе образуются горячие точки
» Требуется система управления ресурсами ЦОД
»
Сложная система подвода воды требуется для каждого шкафа
»
Решение используется преимущественно в современных
вычислительных ЦОД с однородными сборками серверов
www.datacenterdynamics.com
ВСТРОЕННЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК
Активный водо-воздушный теплообменник встраивается в каждый шкаф и циклично охлаждает воздух
в замкнутой системе
Встроенный теплообменник
www.datacenterdynamics.com
Достоинства
Встроенный теплообменик
»
»
»
»
»
Охлаждение рядом с источником тепла
» Охлаждающее устройство быстро реагирует на
изменение тепловой картины
» Главный способ контроля – через водяной
клапан – позволяет экономить на
энергопотреблении вентиляторов
Энергопотребление в зависимости от скорости
вентиляторов:
» 70% от номинала – 382 Вт
» 90% от номинала – 712 Вт
» Низкий шум (<55dB)
Не требуются прецизионные кондиционеры (CRAC),
не требуется фальш-пол с воздуховодами
Постоянный уровень температуры +/- 0,5°C
Возможность установки ЭМ-экранирования
Легкость интеграции системы пожаротушения
www.datacenterdynamics.com
Новые возможности
Замкнутая система охлаждения на основе соединенных шкафов с теплообменниками
»
»
»
Отказоустойчивость
Теплообменник может охлаждать несколько шкафов
Масштабируется до нужного удельного тепловыделения на
шкаф
www.datacenterdynamics.com
Мощность теплоотвода
Встроенный теплообменник
При 22°C холодного воздуха
мощность охлаждения составит 27
кВт для 12° и 43 кВт для 6°С воды
www.datacenterdynamics.com
Недостатки и ограничения
Встроенный теплообменник
»
Необходимы вентиляторы горячей замены и
отказоустойчивая система питания
»
Рекомендовано автоматическое открытие дверей:
при выходе из строя теплообменника работающее
оборудование быстро перегревает воздух в шкафу
»
Требуется организация жидкостных магистралей
» Из соображений удобства эксплуатации
рекомендуется отсекающий клапан на каждый
теплообменник
»
Охлаждающее устройство не отделено физически от
оборудования
»
Решение с малой занимаемой площадью и
масштабируемой мощностью охлаждения
оптимально для шкафов HPC и небольших проектов
www.datacenterdynamics.com
ТЕПЛООБМЕННИК InRow SHX30
Активное охлаждающее устройство размещается внутри ряда шкафов и охлаждает изолированную зону
Теплообменник InRow SHX30
www.datacenterdynamics.com
Достоинства
Теплообменник InRow SHX30
»
Охлаждение близко к источникам тепла
» Охлаждающее устройство быстро реагирует на
изменение картины тепловыделения
»
Не требуются прецизионные кондиционеры (CRAC),
не требуется фальш-пол с воздуховодами
»
Масштабируемая мощность охлаждения
»
Легкость внедрения отказоустойчивости
»
Охлаждающее устройство отделено физически от
оборудования
www.datacenterdynamics.com
Мощность охлаждения
Теплообменник InRow SHX30
При 22°C холодного воздуха мощность составит 30 кВт для 12°C воды
При этом габариты устройства 300 мм ширины и 1000/ 1200 мм глубины
www.datacenterdynamics.com
Недостатки и ограничения
Теплообменник InRow SHX30
»
Необходимы вентиляторы горячей замены и
отказоустойчивая система питания
»
Требуется организация жидкостных
магистралей
» Из соображений удобства эксплуатации
рекомендуется отсекающий клапан на
каждый теплообменник
»
Оптимальное решение для рядов шкафов,
масштабируемое по планируемому
тепловыделению в пределах всего
изолированного коридора
www.datacenterdynamics.com
УПРАВЛЕНИЕ КОНДЕСАЦИЕЙ
Иногда вода конденсируется...
Специально для шкафов, привязанных к теплообменникам
» Работа с открытой дверью
» Старт работы или перезагрузка устройств
» Непрофессионально изолированные водяные магистрали
Встроенный каплеуловитель
» Отделяет от воздуха и собирает конденсат
(поддон внизу шкафа)
» Предохраняет от воды в зоне оборудования
Сконденсированная вода удаляется насосом через дренаж в
сливную систему
Дренажный
патрубок
www.datacenterdynamics.com
МОНИТОРИНГ
Для диагностики и оптимизации необходимо наблюдение за
критическими параметрами
»
Наблюдение и определение критических порогов
скорости вентиляторов и температуры (воздуха и воды)
для обеспечения работоспособности ЦОД
»
Для повышения эффективности и оптимизации ЦОД
важно управлять энергией, параметрами среды и
устройств охлаждения с помощью одного инструмента
www.datacenterdynamics.com
Summary
Выбирая правильное решение по охлаждению для нового ЦОД или модернизации
соществующего, необходимо учитывать
» Имеющееся пространство
» Среднее тепловыделение в шкафу
» Тип, применение и жизненный цикл IT-оборудования
Анализ Pentair для ЦОДов на 300 кВт показывает:
»
»
»
Начальные инвестиции для замкнутых систем
с теплообменниками приблизительно на 10%
выше в сравнении холодными коридорами на базе
прецизионных CRAC
Требуемая площадь помещений для замкнутых
систем system на 40% меньше
В масштабах такого ЦОД ежегодная экономия
электроэнергии от внедрения теплообменников
составит 10 k€
www.datacenterdynamics.com
www.datacenterdynamics.com